動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)在學(xué)生宿舍考勤管理中的應(yīng)用

韋韓

【摘要】文章通過(guò)實(shí)證分析方法，首先介紹了動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別技術(shù)，再針對(duì)學(xué)生宿舍考勤管理中利用動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)的需求及可行性分析，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)，提出動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)在學(xué)生宿舍考勤管理中的應(yīng)用，要注意系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)，再論述動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng);學(xué)生宿舍;考勤管理

【基金項(xiàng)目】2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)在學(xué)生宿舍考勤管理中的應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)：2018KY1172）。

隨著“信息化校園”的建設(shè)，安防產(chǎn)品在校園中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為信息化校園建設(shè)的一個(gè)主要部分。尤其是高校，面積大，建筑多，人群密度大，教職工與學(xué)生絕大多數(shù)都是寄宿形式。按區(qū)域來(lái)劃分，高校重點(diǎn)防范區(qū)域一般有教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、公共區(qū)等，而作為生活區(qū)的宿舍（公寓）是安全防范管理的重中之重。使用高效、可靠的動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)解決傳統(tǒng)的學(xué)生宿舍管理中通過(guò)宿舍管理員進(jìn)行人工管理產(chǎn)生的大量人力資源消耗，避免由于人工管理疏忽而產(chǎn)生的安全隱患以及其他宿舍（公寓）管理的問(wèn)題，同時(shí)探究宿舍（公寓）考勤管理制度與學(xué)生宿舍（公寓）考勤管理平臺(tái)的合理互補(bǔ)模式。

一、動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別技術(shù)概述

所謂人臉識(shí)別，是指一種便利、可靠的身份認(rèn)證方式，其在實(shí)踐應(yīng)用中，采集人臉數(shù)據(jù)信息納入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，通過(guò)攝像頭捕捉到人臉信息后，予以圖像處理，完成特征值匹配。在指紋、掌紋、虹膜等生物特征中，人臉識(shí)別優(yōu)勢(shì)突出。指紋存在可采集率問(wèn)題，而人臉沒(méi)有該方面顧慮。通過(guò)對(duì)各類特征進(jìn)行比較，人臉最大的特點(diǎn)是直接和友好，且此類識(shí)別技術(shù)不會(huì)對(duì)被識(shí)別者構(gòu)成身體、安全等心理障礙。不僅如此，在此過(guò)程中還能夠識(shí)別出他人的面部表情等潛在信息。

人臉識(shí)別技術(shù)在智能識(shí)別過(guò)程中主要分為三個(gè)步驟[1]。

第一步是進(jìn)行人臉的定位檢測(cè)采集。這一過(guò)程主要是對(duì)視頻和圖像中是否存在人臉進(jìn)行搜索，如果確定存在人臉時(shí)將把人的面部從整個(gè)背景中采集出來(lái)。

第二步是進(jìn)行人臉面部的特征處理。這一過(guò)程的主要目的是提取已經(jīng)檢測(cè)到的人臉的主要特征信息，例如臉型、五官分布比例等，進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)處理。

第三步是進(jìn)行人臉匹配與識(shí)別。這個(gè)部分是把提取到的面部特征信息與樣本庫(kù)中的人臉信息進(jìn)行對(duì)比，最終確定圖像或視頻中出現(xiàn)的人臉的真實(shí)身份。20世紀(jì)90年代，人臉識(shí)別技術(shù)在各行業(yè)得到了廣泛推廣和應(yīng)用，且成為人工智能不可或缺的一部分。

二、學(xué)生宿舍考勤管理中利用動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)的需求及可行性分析

1.現(xiàn)實(shí)需求

將人臉識(shí)別技術(shù)引入到公寓管理系統(tǒng)當(dāng)中非常必要，由于學(xué)生基數(shù)較大，且流動(dòng)性強(qiáng)，使用該系統(tǒng)能夠顯著提高公寓管理有效性。同時(shí)，學(xué)校在此投入的資金并不多，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，正式投入到實(shí)踐當(dāng)中，后期維護(hù)成本不高，能夠?yàn)楦咝９?jié)省更多成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。最為關(guān)鍵的是，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，高校管理朝著系統(tǒng)化、現(xiàn)代化趨勢(shì)發(fā)展，設(shè)計(jì)一套公寓管理系統(tǒng)，能夠與高校其他工作聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌管理目標(biāo)，形成聯(lián)動(dòng)管理效應(yīng)，從而促進(jìn)高校健康發(fā)展，更好地順應(yīng)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。

2.功能需求分析

人臉識(shí)別系統(tǒng)的最主要功能是要能識(shí)別出人臉。首先需要通過(guò)攝像頭拍照獲得原始的人臉圖片，其次對(duì)該圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再次需要通過(guò)人臉檢測(cè)定位以及特征提取對(duì)提取到的人臉特征進(jìn)行存儲(chǔ)，最后將待識(shí)別的人臉進(jìn)行判別輸出。

3.系統(tǒng)軟件硬件需求分析

動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)在能完成基本的人臉識(shí)別功能的同時(shí)，保證一定的識(shí)別準(zhǔn)確率和識(shí)別效率，而且可以方便對(duì)人臉圖像進(jìn)行增加、刪除操作。對(duì)開發(fā)環(huán)境的需求分析，首先是硬件環(huán)境，具有可靠性、安全性以及可用性，能夠滿足個(gè)人學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)的需求。其次是軟件環(huán)境，能夠滿足該系統(tǒng)的可靠性、可用性以及安全性的需求，配置有操作系統(tǒng)，系統(tǒng)中并配有高級(jí)程序語(yǔ)言處理軟件，如VS2010。

4.可行性分析

首先，技術(shù)可行性。宿舍點(diǎn)名系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)量管理與查詢功能相結(jié)合的系統(tǒng)，當(dāng)前相關(guān)技術(shù)研究已較為成熟，并且信息技術(shù)的快速發(fā)展也給系統(tǒng)的構(gòu)建提供了良好性能的硬件、運(yùn)行軟件的編譯平臺(tái)和其他相應(yīng)所需條件。其次，經(jīng)濟(jì)可行性。本設(shè)計(jì)所提及的基于人臉識(shí)別。宿舍點(diǎn)名管理系統(tǒng)具備了相應(yīng)的信息化處理設(shè)施，并且擁有支持本軟件系統(tǒng)的編譯環(huán)境。宿舍點(diǎn)名管理系統(tǒng)的軟件開發(fā)中投入資金不高，所以經(jīng)濟(jì)方面能夠接受。再次，安全性保障。目前學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)需要具有一定的攻防能力，以確保學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)的安全性。

三、動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別系統(tǒng)在學(xué)生宿舍考勤管理中的應(yīng)用

1.系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

人臉識(shí)別學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)功能模塊。（1）人臉管理模塊，主要包括人臉錄入、人臉更新、人臉刪除、人臉檢索。（2）安全防護(hù)模塊，主要包括登錄系統(tǒng)、退出系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)。（3）考勤統(tǒng)計(jì)管理模塊：班級(jí)考勤記錄、月份考勤記錄、統(tǒng)計(jì)報(bào)表。（4）系統(tǒng)設(shè)置管理模塊：用戶信息管理、考勤時(shí)間設(shè)置、識(shí)別精度設(shè)置等。

2.動(dòng)態(tài)跟蹤雙目人臉識(shí)別學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)管理時(shí)，要注意如下幾項(xiàng)原則。一是模塊化。在決策系統(tǒng)上增加基礎(chǔ)功能，對(duì)各功能進(jìn)行模塊化處理，既保證模塊獨(dú)立性，又能夠?yàn)楦髂K之間搭建橋梁。二是標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要確定標(biāo)準(zhǔn)化接口、組件，為系統(tǒng)新功能的拓展和對(duì)接做好準(zhǔn)備。三是兼容性。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要確保能夠在多種操作系統(tǒng)下穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還要注意開放性、拓展性等原則。

首先，通過(guò)人臉庫(kù)管理設(shè)計(jì)，設(shè)置姓名、性別、身份證、學(xué)號(hào)、院系、專業(yè)、班級(jí)、聯(lián)系電話等個(gè)人信息項(xiàng)，查詢條件設(shè)置學(xué)生和教師，以及上述提及的幾項(xiàng)，輸入信息即可查詢到具體某個(gè)學(xué)生。

其次，考勤管理設(shè)計(jì)。比前者多了幾個(gè)項(xiàng)目，可以查詢到學(xué)生的樓棟、宿舍號(hào)、識(shí)別時(shí)間、識(shí)別通道，在考勤管理中可統(tǒng)計(jì)學(xué)生的出勤率，并形成圖標(biāo)，結(jié)果一目了然。用戶在登錄后能夠快速找到自己需要的功能，做到一目了然，界面友好。通過(guò)界面能夠直接看到學(xué)生的考勤情況，及時(shí)對(duì)未歸宿學(xué)生情況進(jìn)行調(diào)查，確保學(xué)生安全。每年，高校都會(huì)有一批學(xué)生畢業(yè)，在系統(tǒng)中設(shè)置新增、修改用戶信息模塊，能夠及時(shí)更新學(xué)生信息，同時(shí)可以設(shè)置某一時(shí)間段，將此作為考勤時(shí)間范圍，如學(xué)生在某時(shí)打卡并進(jìn)入宿舍，在某時(shí)打卡出去，通過(guò)人臉識(shí)別來(lái)嚴(yán)格控制學(xué)生的考勤。

再次，短信平臺(tái)，里面有所有學(xué)生的聯(lián)系方式，可短信群發(fā)通知他們。考勤管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)短信通知的功能，支持將設(shè)備狀態(tài)和考勤結(jié)果發(fā)送到不同的手機(jī)。短信的發(fā)送必須獲得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的支持，購(gòu)買網(wǎng)絡(luò)通信有限公司所開發(fā)的第三方短信平臺(tái)的服務(wù)，系統(tǒng)通過(guò)Web service來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其接口的調(diào)用。本模塊主要完成短信發(fā)送所需參數(shù)的獲取和設(shè)置，并完成短信的自動(dòng)發(fā)送。

四、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文所述，隨著我國(guó)高校擴(kuò)招趨勢(shì)不斷加強(qiáng)，高校學(xué)生人數(shù)與日俱增，學(xué)生公寓管理作為高校日常工作的一部分，其管理水平直接決定著高校正常教學(xué)秩序，也是提高學(xué)生公寓安全性的重要因素。以往，高校公寓管理單純依靠工作人員，存在很多不足之處，存在很多潛在危險(xiǎn)。為此，本文引入人臉識(shí)別技術(shù)，將其與門禁系統(tǒng)有機(jī)整合到一起，設(shè)計(jì)一套安全性、智能型的門禁系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)不同情況下人臉的有效識(shí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生的全面管理，減少并消除危險(xiǎn)，從而滿足高校學(xué)生公寓門禁管理需求，促進(jìn)高校不斷發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

葉芳荃.基于人臉識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)分析[J].科技展望，2017（16）：108-109.

肖振球，陳旭東，曾文華.基于分塊SIFT和GMM 的人臉識(shí)別方法[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，39（02）：90-95.

成偉.基于人臉識(shí)別學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].成都：電子科技大學(xué)，2016.